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ExerciceMaths approfondies, chapitre 9 — Matrices · Exercices de synthèse

Exercice 23 Vrai ou faux

Vrai ou faux

Pour chaque affirmation, dire si elle est vraie ou fausse en justifiant la réponse.

1. Le produit matriciel n'est pas commutatif dès que n⩾2n \geqslant 2.

2. Si AB=0AB=0, alors A=0A=0 ou B=0B=0.

3. Les colonnes de la matrice d'une application linéaire sont les images des vecteurs de la base de départ.

4. Pour deux applications composables, Mat(v∘u)=Mat(u)×Mat(v)\mathrm{Mat}(v \circ u)=\mathrm{Mat}(u) \times \mathrm{Mat}(v).

5. Un endomorphisme est un automorphisme si et seulement si sa matrice est inversible.

6. Pour toutes matrices inversibles, (AB)−1=A−1B−1(AB)^{-1}=A^{-1}B^{-1}.

7. Une opération élémentaire sur les lignes revient à multiplier la matrice à gauche par une matrice inversible.

8. Si, au cours du pivot, une ligne entière de la moitié gauche devient nulle, alors la matrice n'est pas inversible.

9. Multiplier une ligne par un scalaire quelconque est une opération élémentaire.

10. Pour toutes matrices de tailles compatibles, t(AB)=tB tA{}^{t}(AB)={}^{t}B\,{}^{t}A.

Corrigé

1. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} L'exemple du cours et l'exercice 1 donnent AB≠BAAB \neq BA. Le produit ne devient commutatif que pour n=1n=1, où il se réduit à celui des scalaires.

2. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} L'exercice 2 exhibe deux matrices non nulles de produit nul : l'anneau ℳn(K)\mathcal{M}_{n}(K) possède des diviseurs de zéro.

3. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la définition même de la matrice d'une application linéaire, et la seule règle à mémoriser.

4. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} Le théorème 1 donne Mat(v∘u)=Mat(v)×Mat(u)\mathrm{Mat}(v \circ u)=\mathrm{Mat}(v) \times \mathrm{Mat}(u) : l'application qui agit en premier a sa matrice à droite. L'exercice 10 le vérifie, et montre au passage que l'autre produit peut même ne pas être défini.

5. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la proposition 3, utilisée à l'exercice 15.

6. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} La proposition 2 donne (AB)−1=B−1A−1(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}, et l'exercice 14 fournit un contre-exemple explicite.

7. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la remarque qui suit la définition des opérations élémentaires, démontrée à l'exercice 16 : la matrice associée s'obtient en effectuant l'opération sur InI_{n}.

8. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la dernière phrase de la méthode du cours, illustrée par la matrice CC de l'exercice 17. L'algorithme décide de l'inversibilité en cours de route.

9. 𝐅𝐚𝐮𝐬𝐬𝐞\boxed{\textbf{Fausse}} La définition exige λ≠0\lambda \neq 0. Sinon l'opération n'est pas réversible, comme le montre la question 4 de l'exercice 16.

10. 𝐕𝐫𝐚𝐢𝐞\boxed{\textbf{Vraie}} C'est la proposition 4, démontrée à l'exercice 20.

Dans l'édifice

Thèmes

matrices, produit matriciel, matrice d'une application linéaire, matrices inversibles, pivot de gauss

Notions

matrices (espace des), inversible, groupe linéaire

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